關(guān)于火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組節(jié)能降耗的研究

摘要：隨著近年來我國(guó)火力發(fā)電廠建設(shè)規(guī)模的不斷壯大，人們對(duì)于電能質(zhì)量的要求也在逐漸攀升，要想達(dá)到最終目的，相關(guān)電廠企業(yè)就要從完善運(yùn)行管理模式上入手，對(duì)現(xiàn)有的汽輪機(jī)組進(jìn)行全面的優(yōu)化和升級(jí)，因?yàn)槠啓C(jī)組是火力發(fā)電廠中最為重要的發(fā)電設(shè)備，其在實(shí)際運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的耗能量十分巨大，給電廠的經(jīng)濟(jì)效益造成了很大的損失，因此，要想促進(jìn)火力發(fā)電廠朝著節(jié)能減排目標(biāo)前進(jìn)，首要任務(wù)就是要保證汽輪機(jī)組的節(jié)能降耗功能。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；汽輪機(jī)組；節(jié)能降耗；優(yōu)化完善

目前，我國(guó)電力能源生產(chǎn)方式主要以火力發(fā)電模式為主，其在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，一般是通過化石燃料的燃燒來實(shí)現(xiàn)電能的產(chǎn)出和傳輸，盡管能夠保證發(fā)電質(zhì)量和發(fā)電速度，但是由于化石燃料在汽輪機(jī)組中燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的能源消耗，所以在很大程度上就會(huì)降低電廠運(yùn)營(yíng)效益，使其無法實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。因此，要想改善這種現(xiàn)狀，就要對(duì)火力電廠汽輪機(jī)組進(jìn)行全面的優(yōu)化和完善，并積極引入新型電力技術(shù)，這樣才能增強(qiáng)火力發(fā)電廠的綜合效益。本文也會(huì)對(duì)如何有效實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的節(jié)能降耗進(jìn)行詳細(xì)的探究，并針對(duì)性的提出一系列可行性強(qiáng)的優(yōu)化措施，以便為相關(guān)人士作為參考借鑒。

1.火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組運(yùn)行特點(diǎn)及工作原理分析

汽輪機(jī)組是當(dāng)下火力發(fā)電廠中最為重要的發(fā)電設(shè)備，其在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，主要是通過化石燃料的燃燒來作為動(dòng)力能源，與傳統(tǒng)復(fù)式蒸汽

機(jī)相比，無論是運(yùn)行效率，還是電能產(chǎn)出率都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出很多倍，并且不易受到外界因素所影響，運(yùn)行穩(wěn)定性極為明顯。基于此，汽輪機(jī)組的服務(wù)期限也是十分之長(zhǎng)。但是汽輪機(jī)組在運(yùn)行過程中也會(huì)存有一定的缺陷和不足，常見的問題有：滲漏、汽缸變形等不良現(xiàn)象，尤其是能耗過多問題，進(jìn)而給火電廠經(jīng)濟(jì)效益的提升以及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展造成了很大的影響。

此外從工作原理來看，汽輪機(jī)組的運(yùn)行原理主要分為沖動(dòng)作用原理和反動(dòng)作用原理兩種形式，其中前者是指汽輪機(jī)組在處于工作狀態(tài)下時(shí)，其會(huì)將化石燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，在轉(zhuǎn)化過程中會(huì)產(chǎn)成一定的蒸汽，當(dāng)蒸汽流經(jīng)動(dòng)、靜葉汽道時(shí)，就會(huì)對(duì)汽輪機(jī)的葉片產(chǎn)生相應(yīng)的沖擊力，促使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了蒸汽熱能向機(jī)械動(dòng)能的有效轉(zhuǎn)換。而后者運(yùn)行原理是指當(dāng)化石燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)化成蒸汽時(shí)，一旦流經(jīng)汽輪機(jī)葉片組成的汽道內(nèi)，就會(huì)發(fā)生急速膨脹的現(xiàn)象，進(jìn)而改變?cè)械牧鲃?dòng)方向，為葉片提供強(qiáng)有力的沖擊力，使其轉(zhuǎn)動(dòng)成功，產(chǎn)生充足的機(jī)械動(dòng)能。

2.影響火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組能耗量過大的主要影響因素

2.1汽缸效率

一般情況下，火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組在運(yùn)行過程中，都會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行能耗過高的現(xiàn)象，究其原因，主要是因?yàn)闅飧仔仕绊憽Ｒ驗(yàn)槠啓C(jī)組在安裝施工時(shí)，會(huì)出現(xiàn)些許的人為失誤，再加上機(jī)組管理維護(hù)的不及時(shí)，所以使得整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)限額，因此，這就使得化石燃料進(jìn)入汽輪機(jī)組后會(huì)產(chǎn)生能耗過剩的現(xiàn)象，因此，在優(yōu)化汽輪機(jī)組時(shí)，相關(guān)工作人員一定要將汽缸優(yōu)化作為首要任務(wù)。

2.2通流性

如若火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組通流性不強(qiáng)，則整個(gè)機(jī)組的蒸汽做功就會(huì)變得十分偏弱，進(jìn)而使其產(chǎn)生較大的能耗損失。因此，要想改善這種現(xiàn)狀，就要科學(xué)調(diào)整汽輪機(jī)組的流通面積和蒸汽流量，以便最大化提高汽缸運(yùn)行效率，使其早日達(dá)到節(jié)能減排的運(yùn)行效果。

2.3出力系數(shù)

出力系數(shù)也是影響火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組運(yùn)行能耗過大的主要影響因素之一。其產(chǎn)生的來源是因?yàn)殡娋W(wǎng)在不同階段所運(yùn)行的速度會(huì)出現(xiàn)一定的差異，即較大的峰谷狀態(tài)，若是汽輪機(jī)組無法適應(yīng)這種電力負(fù)荷狀態(tài)，則必定會(huì)在運(yùn)行期間產(chǎn)生大量的能耗，使電廠的運(yùn)營(yíng)成本大大增加。

2.4汽壓溫度

火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，周圍環(huán)境溫度會(huì)對(duì)其自身的氣壓溫度以及運(yùn)行效率產(chǎn)生相應(yīng)的影響，若是汽輪機(jī)組汽壓低于限額標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則就會(huì)阻礙到汽輪機(jī)對(duì)化石燃料整個(gè)燃燒過程的有效控制，進(jìn)而使機(jī)組蒸汽流大大升高，給機(jī)組的正常運(yùn)行帶來很大的阻力。此外，鍋爐在運(yùn)行過程中，若是吸收的空氣量十分明顯、減溫噴水量增加、化石燃料質(zhì)量不合格等，就會(huì)導(dǎo)致鍋爐受熱面不均勻，從而出現(xiàn)汽輪機(jī)組能耗量過剩的不良情況。

3.火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的有效策略

3.1全面調(diào)整機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)

第一，要根據(jù)汽輪機(jī)組的整體運(yùn)行特點(diǎn)，采用時(shí)下最為先進(jìn)的滑參數(shù)停機(jī)操作技術(shù)來進(jìn)行改造，這樣既可以降低機(jī)組的氣壓溫度和維護(hù)管理難度，又能促進(jìn)鍋爐余溫的有效利用，從而在提高機(jī)組運(yùn)行效率的同時(shí)，大大降低燃料能耗，使其達(dá)到節(jié)能減排的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

第二，一般情況下，火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組采用的運(yùn)行方式都是以先定、再滑、再定的方式來進(jìn)行，若是低負(fù)荷的汽輪機(jī)組，為了保證鍋爐燃燒的穩(wěn)定性，則可采用低定壓的運(yùn)行方式，并建立完善的水循環(huán)體系。另外，還要對(duì)汽輪機(jī)的配汽方式以及噴嘴進(jìn)行全面的調(diào)整，進(jìn)以保證機(jī)組能夠始終處于高效的運(yùn)行狀態(tài)，使其在工作狀態(tài)下，能夠產(chǎn)生較低的燃料能耗。

第三，火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組要想在運(yùn)行期間，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，還要對(duì)其真空壓力數(shù)值進(jìn)行嚴(yán)格的控制，使其保持在65-70kPa之間，這樣就能在短期內(nèi)增加汽輪機(jī)蒸汽量，避免機(jī)組出現(xiàn)升溫現(xiàn)象，進(jìn)以在保證運(yùn)行效率的基礎(chǔ)上，有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，保證汽輪機(jī)組的實(shí)效作用。

3.2深入優(yōu)化汽輪機(jī)循環(huán)水泵

汽輪機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行時(shí)之所以會(huì)出現(xiàn)通流性不強(qiáng)的情況，主要是因?yàn)闄C(jī)組循環(huán)水泵所致，因?yàn)橐坏┭h(huán)水泵入口溫度過高或過低、循環(huán)水流量過大或過小、冷卻管清潔度不強(qiáng)、真空嚴(yán)密性偏弱、排汽量不足以及運(yùn)行方式不合理時(shí)，就會(huì)大大降低汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，使其產(chǎn)生較大的能量損耗。所以，要想改善這種現(xiàn)狀，就要結(jié)合電廠的實(shí)際運(yùn)行情況，合理選擇循環(huán)水泵，確保其質(zhì)量能夠達(dá)到國(guó)家相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。并且還要加強(qiáng)循環(huán)水泵的維護(hù)管理，使其各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)能夠處于合理范圍內(nèi)，進(jìn)而最大化降低能耗量，提高整個(gè)汽輪機(jī)組的節(jié)能降耗功能。

3.3適當(dāng)提高給水溫度

首先，要著重檢查汽輪機(jī)組中的加熱器銅管，尤其是其水室隔板與高加筒體的密封效果，避免在焊接過程中出現(xiàn)漏點(diǎn)情況，因?yàn)樗腋舭迦羰羌庸ず附淤|(zhì)量偏低，則必定會(huì)影響到機(jī)組的高壓給水情況，使其無法順利的實(shí)現(xiàn)給推動(dòng)水和蒸汽之間的熱量交換，進(jìn)而導(dǎo)致給水溫度上升速度較慢，產(chǎn)生大量的能量消耗。而若是受熱面筒體加工焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，則會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)組產(chǎn)生蒸汽阻塞的情況，進(jìn)而大大減少給水熱量，發(fā)生過量消耗情況。

其次，要保證回?zé)嵯到y(tǒng)的穩(wěn)定性以及加熱器水位標(biāo)高的規(guī)范性，因?yàn)槿羰沁@兩大組成部件出現(xiàn)問題，則勢(shì)必會(huì)影響到凝結(jié)水的正常運(yùn)行，使其生成冷卻變化，造成大量汽輪機(jī)組冷源消耗的現(xiàn)象。

最后，要控制好汽輪機(jī)組在滑啟和滑停過程中的給水溫度，及時(shí)投入適量的高壓，保證水位水量的標(biāo)準(zhǔn)度，若是條件允許，還要做好高壓加熱器清潔工作，避免換熱管積垢面積增大而給機(jī)組的正常運(yùn)行帶來影響，使其產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象。

3.4有效降低冷卻水溫度

在汽輪機(jī)組中，水循環(huán)系統(tǒng)主要包括開始循環(huán)系統(tǒng)和閉式循環(huán)系統(tǒng)兩種類型，無論哪種類型的水循環(huán)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)都會(huì)受到外界環(huán)境因素以及系統(tǒng)自身的運(yùn)行狀態(tài)所影響，進(jìn)而導(dǎo)致汽輪機(jī)組產(chǎn)生巨大的能量消耗。因此，在對(duì)機(jī)組進(jìn)行節(jié)能降耗改造時(shí)，應(yīng)注重對(duì)水循環(huán)系統(tǒng)冷卻水溫度的全面化控制，一方面要加強(qiáng)對(duì)水循環(huán)水質(zhì)的檢測(cè)，若是出現(xiàn)不合格問題，要采用適當(dāng)?shù)膬艋炯夹g(shù)進(jìn)行改善。同時(shí)，還要控制冷卻水塔質(zhì)量，尤其是其出口溫度，必須按照嚴(yán)格的規(guī)章制度，采取有效措施進(jìn)行維護(hù)，這樣才能保證水塔運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低外界環(huán)境因素所帶來的不良影響。

3.4保證凝汽機(jī)的長(zhǎng)久真空狀態(tài)

3.4.1降低凝汽器熱負(fù)荷

火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行過程中，還會(huì)經(jīng)常因?yàn)槟鳠嶝?fù)荷過高而產(chǎn)生大量能耗損失的現(xiàn)象。因此，為了使汽輪機(jī)組運(yùn)行實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，就要對(duì)凝汽器熱負(fù)荷進(jìn)行有效控制。首先，可以在凝汽器的中心位置處布設(shè)一個(gè)霧化噴頭，這樣通過熱傳輸，就可吸收大量的蒸汽凝結(jié)熱能，進(jìn)而促使除鹽水和霧化噴頭形成一個(gè)完整的混合凝汽，這樣凝汽器的熱負(fù)荷就會(huì)大大降低。其次，在凝汽器與排氣缸之間相應(yīng)位置處安裝一個(gè)加熱器，并且與工業(yè)水系統(tǒng)進(jìn)行連接，這樣既可以提高加熱器的傳熱速度，又能降低凝汽器的運(yùn)行熱負(fù)荷，從而使凝汽機(jī)能夠長(zhǎng)久的處在真空狀態(tài)下，最大化減少汽輪機(jī)組的能源能耗。

3.4.2增強(qiáng)真空系統(tǒng)嚴(yán)密性

要想讓凝汽機(jī)始終保持在真空環(huán)境中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)組的節(jié)能減排目標(biāo)，就要安排專業(yè)檢測(cè)人員對(duì)凝汽機(jī)真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性進(jìn)行全面的檢查，看是否存在泄漏問題，若是出現(xiàn)問題，則有立即采取措施加以處理和解決。此外，還要對(duì)抽氣器噴嘴進(jìn)行著重的檢查，避免噴嘴發(fā)生變形或堵塞等不良情況，并合理調(diào)整汽輪機(jī)組軸封蒸汽壓力，確保其負(fù)壓系統(tǒng)閥門的緊實(shí)度，這樣才能保證凝汽機(jī)真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性，提升汽輪機(jī)組的節(jié)能降耗性能。

3.4.3清洗冷卻面

汽輪機(jī)組凝汽器在長(zhǎng)期使用后，會(huì)在其冷卻面上堆積大量污垢，若是不進(jìn)行及時(shí)的清洗，則必定會(huì)增加凝汽器冷卻管阻力，降低凝汽器的運(yùn)行安全，使汽輪機(jī)組產(chǎn)生大量的能源損耗。因此，做好凝汽器冷卻面清洗工作，也是實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)組節(jié)能減排的必要工作任務(wù)之一。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，相關(guān)工作人員可以采用酸洗法來進(jìn)行，即利用濃度為5%的氨基磺酸溶液與銅緩釋劑、酸緩釋劑和氫氟酸混合而成的酸溶液對(duì)污垢進(jìn)行腐蝕、分解。在這一過程中，清洗水溫必須保持在40℃以上，且沖刷方式要以循環(huán)沖刷方法為主，盡量利用高位冷卻塔水進(jìn)行反向沖刷，這樣才能使污垢完全分解掉。同時(shí)，還要向凝汽器中注入除氧器熱水，然后再采用風(fēng)機(jī)將冷卻管內(nèi)部吹干，并用冷水進(jìn)行反復(fù)沖洗，這樣才能保證污垢的徹底清除，確保凝汽器的正常運(yùn)行，以免汽輪機(jī)組出現(xiàn)大量的能源損耗。

3.5加強(qiáng)汽輪機(jī)組的運(yùn)行管理維護(hù)

為了進(jìn)一步推進(jìn)火力發(fā)電廠的持久穩(wěn)定運(yùn)行，使汽輪機(jī)組在整個(gè)運(yùn)行期間都能保持良好的節(jié)能減排性能，僅僅采用上述策略是不夠的，還要全面做好汽輪機(jī)組運(yùn)行管理維護(hù)工作。首先，要在日常工作中，按照嚴(yán)格的操作流程和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)正確啟動(dòng)和操作汽輪機(jī)；其次，要對(duì)汽輪機(jī)組的整體運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)督和管控，進(jìn)以獲得機(jī)組的實(shí)際啟動(dòng)參數(shù)和沖轉(zhuǎn)參數(shù)，并根據(jù)參數(shù)信息來做出合理的調(diào)整，最大化保證汽輪機(jī)組的運(yùn)行效率；再次，要對(duì)機(jī)組主氣壓進(jìn)行有效控制，使其處在3.0-3.7MPa范圍內(nèi)，且氣壓最大增長(zhǎng)限度不超過350℃；最后，積極采取新的汽輪機(jī)組控制方法，及時(shí)回收不合格水循環(huán)水質(zhì)，并關(guān)閉疏水，這樣才能保證機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，使其完全處在有利于能源節(jié)約的運(yùn)行環(huán)境中。

結(jié)束語：

綜上所述，在火力發(fā)電廠生產(chǎn)設(shè)備中，汽輪機(jī)組占有著很重要的地位和作用，但是也會(huì)在運(yùn)行期間產(chǎn)生很多問題，尤其是能源的大量消耗。因此，要想改善這種現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展，就要對(duì)汽輪機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn)以及工作原理進(jìn)行全面的剖析，并針對(duì)實(shí)際影響因素，采取有效的節(jié)能降耗措施以及先進(jìn)的改造技術(shù)加以全面應(yīng)對(duì)，這樣才能在提升汽輪機(jī)組運(yùn)行性能的基礎(chǔ)上，降低能源損耗，幫助火力發(fā)電廠達(dá)到理想的發(fā)展目標(biāo)。

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秦永勝（1989年05月21日）、男、漢族、山西省汾陽市、大唐太原第二熱電廠、助理工程師、大學(xué)本科、火電廠汽輪機(jī)主機(jī)、輔機(jī)檢修維護(hù)